Name: Sinir Kayıt Elekrtotların Sistematik Elektrokimyasal ve Elektrofizyolojik Değerlendirme için Bir Yöntem (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-03-03T22:15:00.000+00:00
Duration: 9 min 27 s
Description: Öğrenin sinir kayıt elektrotlarının sistematik elektrokimyasal ve elektrofizyolojik değerlendirmesi için bir yöntem. Organik iletken polimer kaplamaları kullanarak fare modelinde akut sinir kaydı yapın ve elektrot performansını analiz edin.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar Electromaterials Bilim Mükemmeliyet Merkezi aracılığıyla Avustralya Araştırma Konseyi destek için minnettarım.

Protokol La Trobe Üniversitesi&#39;nden (09-28P) ve RMIT Üniversitesi Hayvan Etik komite (1315) tarafından onaylanmıştır. 1.. Elektrot hazırlanması ve ön in vitro Test <ol><li> Elektrot kaplama biriktirme çözümler hazırlayın; örnek olarak 10 mM 3,4-etilendioksitiyofen (EDOT) ve 0.1 M sodyum para-toluen sülfonat (Na 2 PTS) poli-3 ,4-etilendioksitiyofen-PTS (PEDOT-PTS) oluşturur. </li><li> Bir potansiyostatla için elektrot dizisi bağlayın. </li><li> Dikkatle çökeltme çözeltisinin içine elektrot dizisi yerleştirin ve yerine kelepçe. </li><li> Çökeltme çözeltisinin içine bir platin örgü karşı elektrot ve Ag / AgCl referans elektrot yerleştirin ve bir potansiyostatla bağlanın. </li><li> İstenilen elektrotların üzerine potansiyostat, mevduat kaplamalar kullanma. Çökelme koşulları (potansiyel, akım ve zaman) arzu edilen kaplamalar bağlı olarak değişir. PEDOT-PTS kaplamalar için, uygulanan bir pote15, 30, 45, veya 60 saniye boyunca 1 V ntial kullanılmıştır. Dört elektrot dizisinde bir şaşırtmalı bir konfigürasyonla, kaplamanın (Şekil 1) ile kaplanmalıdır. </li><li> Çökeltme çözeltisinden elektrot dizisi çıkarın ve yavaşça iyonu giderilmiş su ile durulama. </li><li> Arzu edildiği gibi başka bir malzeme ile kaplama prosedürü tekrarlayın. </li><li> In vitro test çözeltisi (iyonu giderilmiş su içinde 0.3 M di-sodyum fosfat (Na 2 HPO 4)) hazırlayın. </li><li> Bir potansiyostatla için elektrot dizisi bağlayın. </li><li> Dikkatle test çözeltisi içine elektrot dizisi yerleştirin ve yerine kelepçe. </li><li> Test çözeltisi içine bir platin örgü karşı elektrot ve Ag / AgCl referans elektrot yerleştirin ve bir potansiyostatla bağlanın. </li><li> Potansiyostatı ile, sıralı elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) gerçekleştirmek ve voltametri (1 çevrim, potansiyel aralığı 0 (potansiyel 0 V, genlik 10 mV, frekans aralığı 10-100,000 Hz ofset)0,8 V -0.8 için, tarama hızı 100 mV / tüm elektrotlar üzerinde sn.) Denenmemiş elektrotlar açık devre potansiyelinde tutulur ve 1 saniyelik bir sessizlik süresi her testte arasında kullanılır. Hepsi 32 elektrotlar 1 saat tam olarak test oturumu için çözeltisi ile temas içindedir. </li><li> Test çözeltisinden elektrot dizisi çıkarın ve yavaşça, iyonu giderilmiş su ile durulama. </li><li> Optik mikroskopi gibi herhangi bir başka arzu edilen analizler yapın. </li><li> Elektrot yüzeylerinin hasar ve bozulmasını önlemek için kuru bir koruyucu kap saklayın sondalar. </li></ol> 2. Elektrot İmplantasyon <ol><li> Sıçan tartılır. </li><li> (Damıtılmış su içinde a / h, 1.3 g / kg ip% 20) nonrecovery anestezi için üretan enjekte edilir. </li><li> Bir ayak tutam çekilme refleksi için test tarafından anestezi başlangıcını sağlamak. Anestezi yeterli değilse, üretan ek doz (0.3 g / kg ip) verilmesi gerekir. </li><li> Göz yağlayıcı, ve sonra An başını tıraşsimal. </li><li> Sıcakkanlı bir plaka üzerinde yüzükoyun pozisyonda hayvan koyun ve bir rektal prob (37.5 ° C) takın. </li><li> Stereotaksik çerçeve içinde yaklaşık olarak beklenen son pozisyona bir kulak çubuğu yerleştirin ve dış akustik meatus kulak çubuğu yerleştirmek için hayvan ayarlayın. </li><li> Kontralateral dış akustik meatus içine ikinci kulak çubuğunu hizalayın. Diş tutucu ile hizalamak için kulak çubukları hayvan Shift. </li><li> Rat-diş forseps kullanarak, hayvanın çenesini açmak diş tutucu üzerinde üst kesici dişler kanca ve yerinde burun kelepçe. </li><li> Yaklaşık 1 orta hat sağında mm ve 10 mm rostral gelen lambda 10 mm kaudal için, kafa derisinde bir kesik oluşturma. </li><li> % 20 hidrojen peroksit çözeltisi ve bir gazlı bez kullanarak parietal ve interparietal kemikleri açığa kesiden cilt ve yanal kas geri çekin, maruz kemik yüzeyini fırçalayın. </li><li> Yaklaşık bir delik açın3 mm mümkün lambda ve orta hatta yakın olarak interparietal kemik 2 ve kemik fişi çıkarın. Steril tuzlu su kullanarak, elektrot zarar verebilecek herhangi kemik tozu veya parçalarını çıkarmak için delik yıkayın. </li><li> Küt küt makas kullanarak, boynun ense altında incelemek ve bir boşluk oluşturun. , Pamuk bir Ag / AgCl kaplanmış tel tuzlu su ile doyurulması ve daha sonra da bunu boşluğa referans elektrot yerleştirin. </li><li> Bir iğne ucu kullanılarak sagital düzlemde dura mater bir kesi yapmak. </li><li> Elektrot manipülatör için elektrot dizisi takın ve 19 ° rostro-kaudal açı ile açılış üzerinde kendi konumunu ayarlamak. El ile aşağı doğru colliculus beyin içine elektroda yaklaşık 2 mm yerleştirin. </li><li> Sol içi boş kulak çubuğuna hoparlörü takın. </li><li> Emin amplifikatör açıktır. Sonra kayıt odasına sızdırmazlık önce hayvan anestezi doğrulayın. </li></ol> 3.In vivo Test <ol><li> Beyaz gürültü patlamaları, (Gauss dağıtılan gürültü, 1-44 kHz; 10 msn yükselme-düşme zamanı) sunun ve her elektrot üzerindeki etkinliğini izlemek. Patlamaları teslim edilmelidir hangi maksimum hızı bir patlama her 200 msn. </li><li> Akustik olarak oluşturulan aktivitesi (elektrot kayıt aktivitesinin sayısı ve pozisyonu elektrot ya da elektrot yerleştirme tasarımı ile değişebilir), her şaft 3 en uzak elektrot kaydedilir kadar motorlu mikro sürücüsü kullanarak, yavaşça elektrot dizisi yerleştirin. </li><li> 50 msn beyaz gürültü patlamaları (Gauss dağıtılan gürültü, 1-44 kHz; 10 msn yükselme-düşme zamanı) 300 tekrarları kullanarak akustik uyarma protokolünü uygulayın 70 dB 1 sn tekrarlama oranı, ve (her elektrotta multiunit etkinliklerini kaydetmek 24.4 kHz örnekleme hızı). </li><li> Yavaşça th daha uzak elektrot olarak kabaca aynı konumda her elektrot yerleştirmek için elektrot dizisine IC içine başka bir 200 μ m takıne ilk kayıt konumu. </li><li> Akustik stimülasyon ve nöral kayıt protokolü tekrarlayın. </li><li> 200 μ m adımlarla elektrot dizisi ekleyerek ve tüm elektrotlar en az 3 pozisyon (genel genellikle 8-12 elektrot konumları) gelen akustik tahrik aktivite kaydedilmiş kadar akustik stimülasyon ve nöral kayıt protokolü gerçekleştirerek devam edin. </li><li> 200 μ m adımda elektrot dizisi geri çekin ve ilk elektrot dizisi konum elde edilene kadar akustik uyarımı ve nöral kayıt protokolü performans devam etmektedir. </li><li> Dikkatlice elle elektrot dizisi çekin. </li><li> Sodyum pentobarbitonun aşırı dozda enjekte (Lethobarb; 200 mg / kg ip) hayvan euthanize. </li><li> Yavaşça damıtılmış su ile elektrot dizisi yıkayın. Daha sonra kuru bir koruyucu kap içinde depolamak probları elektrot yüzeylerinin hasar ve bozulmasını önlemek için. </li></ol> 4. Vit post-implantasyonro Test <ol><li> Yavaşça bir kontaminasyonu temizlemek için damıtılmış su ile elektrot dizisi yıkayın. </li><li> Bir potansiyostatla için elektrot dizisi bağlayın. </li><li> Dikkatle test çözeltisi içine elektrot dizisi yerleştirin ve yerine kelepçe. </li><li> Test çözeltisi içine bir platin örgü karşı elektrot ve Ag / AgCl referans elektrot yerleştirin ve potansiyostatla bağlanın. </li><li> Potansiyostatı ile, sıralı elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) gerçekleştirmek (potansiyel 0 ofset V, genlik 10 mV, frekans aralığı 10-100,000 Hz) ve voltametri (1 çevrim, potansiyel aralığı 0.8 -0.8 V, tarama hızı 100 mV / sn ) Tüm elektrotlar üzerinde. Denenmemiş elektrotlar açık devre potansiyelinde tutulur ve 1 saniyelik bir sessizlik süresi her testte arasında kullanılır. Hepsi 32 elektrotlar 1 saat tam olarak test oturumu için çözeltisi ile temas içindedir. </li><li> Test çözeltisinden elektrot dizisi çıkarın ve yavaşça, iyonu giderilmiş su ile durulama. </li><li> P24 saat için enzimatik bir temizleme çözeltisi içine elektrot dizisi dantel. </li><li> Çözeltiden elektrot dizisi çıkarın ve damıtılmış su ile yıkayın. </li><li> Bir potansiyostatla için elektrot dizisi bağlayın. </li><li> Dikkatle test çözeltisi içine elektrot dizisi yerleştirin ve yerine kelepçe. </li><li> Test çözeltisi içine bir platin örgü karşı elektrot ve Ag / AgCl referans elektrot yerleştirin ve potansiyostatla bağlanın. </li><li> Potansiyostatı ile, sıralı elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) gerçekleştirmek (potansiyel 0 ofset V, genlik 10 mV, frekans aralığı 10-100,000 Hz) ve voltametri (1 çevrim, potansiyel aralığı 0.8 -0.8 V, tarama hızı 100 mV / sn ) Tüm elektrotlar üzerinde. Denenmemiş elektrotlar açık devre potansiyelinde tutulur ve 1 saniyelik bir sessizlik süresi her testte arasında kullanılır. Hepsi 32 elektrotlar 1 saat tam olarak test oturumu için çözeltisi ile temas içindedir. </li><li> Test çözeltisinden elektrot dizisi çıkarın vehafifçe deiyonize su ile durulayın. </li><li> Elektrot yüzeylerinin hasar ve bozulmasını önlemek için kuru bir koruyucu kap saklayın sondalar. </li></ol>

<ol><li>Oluigbo, C. O., Rezai, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Addressing+Neurological+Disorders+With+Neuromodulation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Addressing Neurological Disorders With Neuromodulation.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 58, 1907-1917 (2011).</li>
<li>Shivdasani, M. N., Mauger, S. J., Rathbone, G. D., Paolini, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inferior+Colliculus+Responses+to+Multichannel+Microstimulation+of+the+Ventral+Cochlear+Nucleus%3A+Implications+for+Auditory+Brain+Stem+Implants%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Inferior Colliculus Responses to Multichannel Microstimulation of the Ventral Cochlear Nucleus: Implications for Auditory Brain Stem Implants.</a> J. Neurophysiol. 99, 1-13 (2008).</li>
<li>Perlmutter, J. S., Mink, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+Brain+Stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deep Brain Stimulation.</a> Ann. Rev. Neurosci. 29, 229 (2006).</li>
<li>Weaver, F. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bilateral+Deep+Brain+Stimulation+vs+Best+Medical+Therapy+for+Patients+With+Advanced+Parkinson+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Med.+Assoc%22%5BJournal%5D)">Bilateral Deep Brain Stimulation vs Best Medical Therapy for Patients With Advanced Parkinson Disease.</a> J. Am. Med. Assoc. 301, 63-73 (2009).</li>
<li>Biran, R., Martin, D. C., Tresco, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuronal+cell+loss+accompanies+the+brain+tissue+response+to+chronically+implanted+silicon+microelectrode+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Neuronal cell loss accompanies the brain tissue response to chronically implanted silicon microelectrode arrays.</a> Exp. Neurol. 195, 115-126 (2005).</li>
<li>McConnell, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Implanted+neural+electrodes+cause+chronic%2C+local+inflammation+that+is+correlated+with+local+neurodegeneration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Implanted neural electrodes cause chronic, local inflammation that is correlated with local neurodegeneration.</a> J. Neural Eng. 6, (2009).</li>
<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stability+of+the+interface+between+neural+tissue+and+chronically+implanted+intracortical+microelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Rehab.+Eng%22%5BJournal%5D)">Stability of the interface between neural tissue and chronically implanted intracortical microelectrodes.</a> IEEE Trans. Rehab. Eng. 7, 315-326 (1999).</li>
<li>Rousche, P. J., Normann, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+recording+capability+of+the+Utah+Intracortical+Electrode+Array+in+cat+sensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Chronic recording capability of the Utah Intracortical Electrode Array in cat sensory cortex.</a> J. Neurosci. Methods. 82, 1-15 (1998).</li>
<li>Williams, J. C., Rennaker, R. L., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+neural+recording+characteristics+of+wire+microelectrode+arrays+implanted+in+cerebral+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Res.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Long-term neural recording characteristics of wire microelectrode arrays implanted in cerebral cortex.</a> Brain Res. Protoc. 4, 303-313 (1999).</li>
<li>Harris, A. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conducting+polymer+coated+neural+recording+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Conducting polymer coated neural recording electrodes.</a> J. Neural Eng. 10, (2013).</li>
<li>Bard, A. J., Faulkner, L. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBard%2C+AJ+%22Electrochemical+Methods%22">Electrochemical Methods</a>. , Wiley. (2001).</li>
<li>Ludwig, K. A., Uram, J. D., Yang, J., Martin, D. C., Kipke, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+neural+recordings+using+silicon+microelectrode+arrays+electrochemically+deposited+with+a+poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29+%28PEDOT%29+film%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Chronic neural recordings using silicon microelectrode arrays electrochemically deposited with a poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) film.</a> J. Neural Eng. 3, 59 (2006).</li>
</ol>

Bu protokol, tek bir hayvan içinde sinir kayıt elektrot kaplamaların karşılaştırılması için bir yöntem sağlamaktadır. Kullanılan elektrot tasarımı benzer bir ölçekte boyutları ile, bir sıçan alt colliculus (IC) içine implantasyon için idealdir. Örneğin saplar arasında daha fazla bir alan olarak bu elektrot varyasyonları uzun sap ve elektrotlar arasında daha büyük bir adım sap uçlarına kafatası baz ile temas edeceği riskini artıran ise her sap, aynı zamanda, sıçan IC olmak önleyecektir sokma esnasında. Küçük elektrot ara...

Nöral protez ve implantları, Parkinson hastalığı, epilepsi ve duyu kaybı, 1,2 bozuklukların tedavisi kontrol araştırmaları için artan bir biçimde kullanılmaktadır. Kimyasal ve beynin elektrik bileşimi her ikisi de ölçülmesi ve / veya kontrol eden tüm sinir implantlar için temel oluşturur. Ancak, bu nöral doku yan etkileri 3 azaltmak için anormal halde sadece bir tedavi uygulanması önemlidir. Örneğin, epilepsi tedavisi için derin beyin uyarıcıları sadece nöbet sırasında beyindeki bir elektrik darbe uygulamak gerekir. Bazı yan etkiler distoni, bellek, oryantasyon bozukluğu, bilişsel işlev bozukluğu, kaynaklı halüsinasyonlar, depresyon ya da anti-depresyon 3,4 kaybı olabilir. Birçok cihaz, kapalı bir döngü sistemi elektriksel aktivite kayıt ve anormal bir durum tespit edildiğinde uyarımı tetiklemek için bu nedenle gereklidir. Kayıt elektrotları da pro kontrol etmek için kullanılırsthetic cihazlar. Bu en doğru tetikleme ve cihaz kontrolü sağlamak için mümkün olan en yüksek sinyal-gürültü oranına sahip hedef sinir aktivite kayıt için çok önemlidir. Daha güvenilir veri daha az gerekli olan deneklerde elde elde edilebilir, olarak büyük bir sinyal-gürültü oranı, aynı zamanda araştırma uygulamaları için yüksek ölçüde istenebilecektir. Bu da sinir uyarımı ve kayıt ile ilgili mekanizmaların ve yolların büyük bir anlayış sağlayacaktır. Bir sinir implant beyin içine yerleştirildikten sonra, bir bağışıklık tepkisi, 5,6 tetiklenir. Cevabın zaman süreci genellikle her biri farklı biyolojik süreçlerin 7 kapsayan akut ve kronik fazlar ayrılmıştır. Immün yanıt gibi implant malzemeler 8&#39;in bir glial yara izi veya kimyasal bozulma kapsülleme ile hedef nöronlardan elektrotların izolasyonu olarak implantın performansı üzerinde dramatik etkilere sahip olabilir.Bu bir kayıt elektrot sinyal-gürültü oranı ve bir uyarıcı elektrot güç çıkışı, ve başarısızlık 9 elektrot kurşun azaltabilir. Implant tasarımı ve malzemelerin dikkatli seçimi implant ömrü boyunca başarısızlığı önlemek için gereklidir. Farklı malzemeler ve implant tasarımı çok sinir kayıt için sinyal-gürültü oranı ve implant kararlılığını artırmak için son zamanlarda geliştirilmiştir. Elektrot malzemeler platin, iridyum, tungsten, iridyum oksit, tantalum oksit, grafen, karbon nanotupler, iletken polimerler katkılı ve daha yakın zamanda hidrojeller dahil ettik. Yüzey test malzemeleri de silikon, silikon oksit, silikon nitrit, ipek, Teflon, poliimid, ve silikon içerir. Çeşitli değişiklikler, aynı zamanda, elektrot elektrokimyasal, plazma ve optik teknikleri kullanarak laminin, nörotrofinler, ya da kendi kendini monte tek katmanlar ve kaplamalar kullanılarak tedavi olarak, araştırılmıştır. İmplant tasarımgenellikle bir izolasyon probunun ucu ya da elektrotlar delici veya korteks yüzey implantlar için bir 2-boyutlu bir dizide bir gövdenin kenarı boyunca veya elektrotlar ile 3 boyutlu -, 2 - s 1 olabilir. Ne olursa olsun elektrot tasarım veya malzeme, önceki literatür genellikle diğer implant yapıların referans olmadan yeni implantın performansını göstermiştir. Bu özelliklerinin sistematik bir değerlendirmesini engeller. Bu protokol, analitik ve elektrofizyolojik teknikler yolu ile bir dizi farklı bir elektrot malzemeleri karşılaştırmak için bir yöntem sağlar. Polimer kaplama (polipirol (altı primer Ppy) ve poli-3 ,4-etilendioksitiyofen (PEDOT) sülfat ile katkılı (SO 4) ya da para-toluen sülfonat (PTS)) ve 4 iletken 4 farklı katkılı kıyasla yakın zamanda yayınlanan bir makale dayanmaktadır Farklı kaplama kalınlığı 10. Bu makalede, bir 45 saniye birikim zamanla bir malzeme, PEDOT-PTS bulunduküçük arka plan gürültü ile ve bu parametreler elektrot empedansı bağlı olduğu en yüksek sinyal-gürültü oranı ve başak sayısı vardı. PEDOT-PTS de diğer katkılı iletken polimerlerin ve çıplak iridyum elektrotlara kıyasla üstün akut biyo görüntülenir. Protokol kritik parametreler belirlenmiştir ve daha fazla sinir kayıt elektrotları performansını artırmak için kullanılmak üzere sinyal-gürültü oranı ve stabilite kontrol sağlar.

<table><tbody><tr><td>Programlanabilir Zayıflatıcı</td><td>TDT</td><td>PA5</td><td>Akustik sinyalin genliğini frekanslar arasında kontrol eder</td></tr><tr><td>Elektrostatik hoparlör sürücüsü</td><td>TDT</td><td>ED1</td><td>Elektrostatik hoparlörleri çalıştırır (EC1)</td></tr><tr><td>Birleştirilmiş elektrostatik hoparlör</td><td>TDT</td><td>EC1</td><td>Hayvanlara ses verir</td></tr><tr><td>İşleme baz istasyonu</td><td>TDT</td><td>RZ2</td><td>Elektrot dizisinden nöral aktiviteyi kaydeder (PZ2 ön amplifikatör kullanarak)</td></tr> <tr><td>Ön yükseltici</td><td>TDT</td><td>PZ2-256</td><td>256 kanallı yüksek empedanslı ön yükseltici</td></tr><tr><td>Çok İşlevli İşlemci</td><td>TDT</td><td>RX6</td><td>Akustik uyaranlar oluşturmak için kullanılır</td></tr><tr><td>Çok kanallı elektrot</td><td>NeuroNexus Technologies</td><td>A4 & zaman; 8 &ndash; 5mm-200-200-413</td><td>4 şaftlı 32 kanallı elektrot dizisi</td></tr><tr><td>Potansiyostat</td><td>CH Instruments</td><td>CHI660B</td><td>Elektrot kaplamalarını biriktirir ve döngüsel voltametri ve EIS gerçekleştirir (CHI684 ile kullanılır)</td></tr> <tr><td>Çoklayıcı</td><td>CH Instruments</td><td>CHI684</td><td>Potansiyostat üzerindeki elektrotlar arasında geçiş yapar</td></tr><tr><td>Disodyum fosfat</td><td>Fluka</td><td>71644</td><td>Test solüsyonunda kullanılır</td></tr><tr><td>3,4- Etilendioksitiyofen (EDOT)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>483028</td><td>Bir elektrot kaplama malzemesi</td></tr><tr><td>para-Toluen sülfonat (Na2pTS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>152536</td><td>Bir elektrot kaplama malzemesi</td></tr><tr><td>Üretan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>U2500</td><td>Hayvanı uyuşturmak için kullanılır</td></tr><tr><td>Gümüş/Gümüş klorür elektrot</td><td>CH Instruments</td><td>CHI111</td><td>Elektrot in vitro</td></tr><tr><td>Platin elektrot</td> test etmek için kullanılır <td>CH Instruments</td><td>MW4130</td><td>Elektrot in vitroMotorlu mikro sürücüyü test etmek için kullanılır</td></tr> <tr><td></td><td>Sutter Instruments</td><td>DR1000</td><td>Ameliyat sırasında elektrot dizisi konumunu kontrol etmek için</td></tr><tr><td>Enzimatik temizleyici</td><td>Gelişmiş Medikal Optik</td><td>Ultrazyme</td><td>İmplantasyondan sonra proteini elektrot dizisinden temizler</td></tr><tr><td>Akustik muhafaza</td><td>TMC Ametek</td><td>83-501</td><td>Hayvanı akustik ve elektriksel gürültüden izole eder</td></tr><tr><td>Stereotaksik çerçeve</td><td>David Kopf Instruments</td><td>1430</td><td>Hayvanı sabitler ve konumlandırır</td></tr><tr><td>Sıcaklık kontrolörü</td><td>World Precision Instruments</td><td>ATC1000</td><td>Hayvan sıcaklığını kontrol eder</td></tr><tr><td>Kemik matkabı</td><td>KaVo Dental</td><td>K5Plus</td><td>Kraniektomi yapmak için kullanılır</td></tr><tr><td>Aspiratör</td><td>Flaem</td><td>Emme pro</td><td>Kraniektomi yapmak için kullanılır</td></tr></tbody></table>

sinir kayıt elekrtotların sistematik elektrokimyasal ve elektrofizyolojik değerlendirme için bir yöntem

A Method for Systematic Electrochemical and Electrophysiological Evaluation of Neural Recording Electrodes

Yeni malzemeler ve nöral implantlar için tasarımlar genellikle performansı bir gösteri ile ancak diğer implant özelliklerine değinmeden, ayrı ayrı test edilir. Bu, özel bir uygulama için optimum ve en önemli performans parametreleri dayalı yeni malzemelerin geliştirilmesi gibi belirli bir implant rasyonel bir seçim engellemektedir. Bu makalede, in vitro ve nöral kayıt elektrot vivo test için bir protokol geliştirir. Elektrokimyasal ve elektrofizyolojik test için önerilen parametreler tartışılan önemli adımlar ve olası sorunlar ile belgelenmiştir. Bu yöntem ortadan kaldırır ya da basit in vivo test paradigmaların, elektrot / nöron mesafe ve hayvan modelleri arasında özellikle varyasyonları mevcut birçok sistematik hataların etkisini azaltır. Sonuç, in vitro ve bu empedansına si olarak vivo tepkiler, kritik arasında güçlü bir korelasyongnal-gürültü oranı. Bu protokol, kolayca diğer elektrot malzeme ve tasarımları test etmek için uyarlanabilir. In vitro teknikleri daha önemli performans göstergelerini belirlemek için başka tahribatsız yöntemle açılabilir. Işitsel yolu cerrahi yaklaşım için kullanılan prensipler diğer nöral bölgeler veya dokuya değiştirilebilir.

Bu deneysel protokol için kullanılan tipik bir elektrot dizisi, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. 413 μ m 2, nominal geometrik alanı ve 200 μ m zift ile 4 Shanks 32 iridyum elektrotlar bulunmaktadır. Dizisinde her ikinci elektrod 1-4 etiketlenmiş dört farklı elektrot kaplamalar, biri ile kaplanmıştır. Kaplama malzemeleri dikkatli, kimyasal, mekanik ve elektrokimyasal özellikleri için seçilmiştir. Daha önce belirtildiği gibi 10 büyük mevcut veya potansiyel de rakip r...

Farklı elektrot kaplamalar elektrokimyasal, kimyasal ve mekanik özellikleri değişiklikler yoluyla sinir kayıt performansını etkileyebilir. In vitro elektrot karşılaştırması, ancak in vivo yanıt karşılaştırılması tipik olarak elektrot / nöron mesafede ve hayvanlar arasında farklılıklar ile komplike nispeten basittir. Bu makalede, nöral kayıt elektrotları karşılaştırmak için sağlam bir yöntem sağlar.

Sinir Kayıt Elekrtotların Sistematik Elektrokimyasal ve Elektrofizyolojik Değerlendirme için Bir Yöntem

New materials and designs for neural implants are typically tested separately, with a demonstration of performance but without reference to other implant ...

Bu prosedürün genel amacı, akut nöral kayıt için en iyi elektrodu güvenilir bir şekilde belirlemektir. Bu işlem, öncelikle bu örnekte çıplak elektrotların organik iletken polimerlerin biriktirilmesi yoluyla modifiye edilmesiyle gerçekleştirilir. İkinci adım ise kaplamaların in vitro özelliklerinin test edilmesidir.Ardından, elektrotlar akut nöral kayıt için bir sıçan hayvan modeline yerleştirilir. Son adım, biyostabiliteyi belirlemek amacıyla elektrotların in vitro ortamda yeniden test edilmesidir. Sonuç olarak, nöral implantların temel kimyasal ve fiziksel özelliklerini belirlemek için elektrofizyoloji ve elektrokimya dahil olmak üzere bir dizi analitik teknikle farklı elektrotların karşılaştırması yapılır.Bu yöntem, hangi temel elektrot özelliklerinin sinyal-gürültü oranını ve biyostabiliteyi iyileştirebileceği gibi, yeni beyin-makine arayüzlerinin geliştirilmesindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Sime ve Morgan bu prosedürde bana yardımcı olacaklar. Bu prosedüre, bir sıçana IP enjeksiyonu ile üretan uygulayarak anestezi yaparak başlayın.Parmak sıkıştırma geri çekilme refleksi ile anestezinin başladığından emin olun. Anestezi yetersizse, ek üretan dozları uygulanmalıdır. Ardından, sıçanın baş kısmını tıraş edin.Hayvanı homeotermik bir plaka üzerinde yüzü koyun (prone) pozisyonuna getirin. Ardından, homeotermik plakayı 37.5 °C'de tutmak için bir rektal prob yerleştirin. Sonrasında, kulak barlarından birini stereotaksik çerçeve içinde yaklaşık olarak beklenen nihai konumuna yerleştirin ve kulak barını dış akustik kanala konumlandırmak için hayvanı ayarlayın.Ardından ikinci kulak barını hizalayın ve kontralateral eksternal akustik meatusa yerleştirin. Bundan sonra, kulak barlarını diş tutucuyla hizalayacak şekilde hayvanı konumlandırın. Hayvanın çenesini bir adet sıçan diş pensi ile açın.Üst kesici dişleri diş tutucuya geçirin ve burnu sabitlemek için kıstırın. Ardından, baş derisinde orta hattın yaklaşık bir milimetre sağından, rostral olarak 10 milimetreden 10 milimetreye kadar bir insizyon yapın. Lambda'nın yan tarafındaki deri ve kası insizyon bölgesinden lateral olarak geri çekin.Parietal ve interparietal kemikleri açığa çıkarmak için, mikroskop altında açığa çıkan kemik yüzeyini %20'lik hidrojen peroksit çözeltisi ve bir gazlı bezle temizleyin. Interparietal kemik üzerinde, Lambda'ya ve orta hatta mümkün olduğunca yakın bir noktada, yaklaşık üç milimetrekare boyutunda bir delik açın. Elektroda zarar verebilecek kemik tozlarını veya parçacıklarını temizlemek için deliği steril salin ile yıkayın.Ardından, ensenin hemen alt kısmını küt uçlu makasla diseke edin. Bir boşluk oluşturmak için, pamukla sarılmış bir gümüş/gümüş klorür teli kullanın ve bunu salin ile doyurun. Daha sonra referans elektrodu boşluğa yerleştirin.Ardından, sagital planda dura mater üzerinde bir insizyon yapın. Bir iğne ucu kullanarak, elektrot dizisini elektrot manipülatörüne sabitleyin. Daha sonra pozisyonunu, 19 derecelik bir Ros coddle açısıyla açıklığın üzerinde ayarlayın.Elektrodu manuel olarak, inferior colus'a doğru beynin yaklaşık iki milimetre içine yerleştirin. Ardından hoparlörü sol boş kulak çubuğuna takın. Amplifikatörün açık olduğundan emin olun.Ardından, kayıt odasının kapısını kapatın. Şimdi beyaz gürültü patlamaları verin. Patlamaların verilmesi gereken maksimum hız, her 200 milisaniyede bir patlama şeklindedir.Aynı zamanda, motorlu mikro sürücüyü kullanarak her bir elektrottaki aktiviteyi izleyin. Her bir şank üzerindeki en distal üç elektrotta akustik olarak tetiklenen aktivite kaydedilene kadar elektrot dizisini yavaşça yerleştirin. Ardından, 70 desibelde, bir saniyelik tekrarlama hızıyla 50 milisaniyelik beyaz gürültü patlamalarının 300 tekrarını içeren akustik stimülasyon protokolünü uygulayın ve her bir elektrottaki çoklu ünite aktivitesini 24.4 kilohertz örnekleme hızında kaydedin.Her bir elektrodu, başlangıç kayıt konumundaki en distal elektrodun yaklaşık aynı konumuna yerleştirmek için elektrot dizisini inferior colliculus içine 200 mikron daha yavaşça yerleştirin. Ardından akustik stimülasyon ve nöral kayıt protokolünü tekrarlayın. Tüm elektrotlar en az üç farklı konumdan akustik kaynaklı aktivite kaydedene kadar, elektrot dizisini yüz mikronluk adımlarla yerleştirmeye ve akustik stimülasyon ile nöral kayıt protokolünü uygulamaya devam edin.Ardından, elektrot dizisini 200 mikronluk adımlarla geri çekin ve başlangıçtaki elektrot dizisi konumuna ulaşana kadar akustik stimülasyon ve nöral kayıt protokolünü uygulamaya devam edin. Daha sonra elektrot dizisini manuel olarak dikkatlice geri çekin. Bu işlem sırasında, herhangi bir kontaminasyonu gidermek için elektrot dizisini distile su ile nazikçe durulayın.Ardından elektrot dizisini bir potansiyostata bağlayın. Elektrot dizisini dikkatlice test çözeltisinin içine yerleştirin ve sabitlenmesi için kıskaçla tutturun. Sonra, karşıt ve referans elektrotları potansiyostatı kullanarak potansiyostata bağlayın.Tüm elektrotlarda ardışık elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve döngüsel voltametri gerçekleştirin. Her test arasında bir saniyelik bir bekleme süresi kullanılır. 32 elektrodun tamamı, bir saatlik tüm test oturumu boyunca çözelti ile temas halindedir.Ardından, elektrot dizisini test çözeltisinden çıkarın ve deiyonize su ile nazikçe durulayın. Elektrot dizisini 24 saat boyunca enzimatik bir temizleme çözeltisinin içinde bekletin. Daha sonra, probu elektrot yüzeyinin hasar görmesini ve bozulmasını önlemek için kuru bir koruyucu kaba yerleştirip saklamadan önce prosedürleri tekrar uygulayın.Bu şekil, inferior colliculus'ta sıfır mikron ve 800 mikron yerleştirme derinliklerinde, 70 desibel beyaz gürültü ile 300 tekrar üzerinden ortalaması alınan ve her elektrot için ölçülen perstimulus zaman histogramını göstermektedir. Kaplamalı elektrotlar yıldız ile belirtilmiştir ve bu şekil, inferior colliculus'ta sıfır mikron ve 800 mikron yerleştirme derinliklerinde, 70 desibel beyaz gürültü patlamaları ile her elektrottan ölçülen akış verilerini göstermektedir. Kodlanmış elektrotlar yıldız ile belirtilmiştir.Elektrot dizisinin inferior colliculus içerisine yerleştirilmesi ve geri çekilmesi sırasındaki sinyal-gürültü oranı burada gösterilmiştir. 70 desibel. Temsili kaplanmamış elektrottaki beyaz gürültü kesik çizgiyle, iletken polimer kaplı elektrot ise düz çizgiyle belirtilmiştir; burada, bu protokole uygun olarak iletken polimer kaplı bir elektrot üzerindeki 40 ila 70 desibel arasındaki farklı ses basınç seviyeleri gösterilmektedir.Bir elektrot yüzeyine absorbe olan farklı protein türlerini ve farklı malzemelerin bunları nasıl etkileyebileceğini anlamak için X-ışını fotoelektron spektroskopisi ve kütle spektrometrisi gibi diğer yöntemler uygulanabilir.

a-method-for-systematic-electrochemical-electrophysiological

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Sinirbilim

Farklı kortikal tabaka halinde ağlar, duyusal bilgileri kodlamak nasıl kortikal devre anlayışımızın temel bir konudur. Burada, kortikal katmanları belirlemek için tek birimler ve yerel alan potansiyelleri ve mevcut analizleri kaydetmek için multi-contact laminer elektrotlar kullanan elektrofizyolojik teknikler açıklanmaktadır.

Multi-contact kullanarak Yerel Ağ İşleme incelenmesi Laminer Elektrot Kayıt

Nöral kayıt elektrotları elektrot-doku arayüzü impedans spektroskopisi (EIS) ve voltametri (CV) ile karakterize edilebilir. Gerilim değişiklikleri elektrot-doku arayüzü elektrokimyasal özelliklerini kutuplama ve artırabilir kayıt özelliği uygulanması. Gerilim kutuplama, EIS, CV ve sinir kayıtları tamamlayıcıdır.

Sinir Arayüzler için voltaj kutuplanması, Voltametri, ve Elektrik Empedans Spektroskopisi

Video, insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerden (hiPSC'ler) türetilen nöronların elektrofizyolojik aktivitesini kaydetmek için bir mikroelektrot dizisinin (MEA) nasıl kullanılacağını gösterir. Bir nöron-astrosit ko-kültürü içeren çok kuyulu bir MEA'dan elde edilen elektrofizyolojik aktivite, ağdaki birden fazla nörondan gelen aksiyon potansiyellerini tespit etmek için kaydedilir ve hiPSC'lerin nöronlara başarılı bir şekilde farklılaştığını doğrular.

Mikro-elektrot dizileri kullanılarak nöronal ağların elektrofizyolojik aktivitesinin ölçülmesi

Bu videoda, kofilin ekspresyonunu hedefleyen ve manipüle eden adenoyla ilişkili virüslere yanıt olarak elektrik sinyallerini kaydetmek için fare serebral korteksine elektrokortikografik elektrotların implante edilmesi için bir protokol gösterilmektedir.

Elektrokortikografik Kayıtlar için Elektrotların Fare Kortesine İmplantasyonu

Bu videoda, bir fare beynine bir elektrot düzeneği yerleştirme tekniği gösterilmektedir. Düzenek, hipokampustan aktiviteyi kaydetmek için bipolar elektrotlar ve beyincikten temel aktivite elde etmek için bir referans elektrot içerir. Anestezi uygulanmış bir fare stereotaksik bir çerçeve üzerine yerleştirilir ve elektrot düzeneği hedef beyin bölgesine implante edilir. Daha sonra elektrofizyolojik kayıt yapılmadan önce hayvanın iyileşmesine izin verilir.

Elektrofizyolojik Kayıt için Bir Fare Beynine Bir Elektrot Düzeneğinin İmplantasyonu

Bu video, dikkat tabanlı bir görsel stimülasyon testi sırasında elektroensefalografi (EEG) ve derin beyin stimülasyonu (DBS) elektrotları kullanılarak kortikal ve subkortikal nöronal aktivitenin kaydedilmesi sürecini göstermektedir.

Elektrot Sistemleri Kullanılarak Kortikal ve Subkortikal Nöronal Aktivitenin Kaydedilmesi

Bu prosedür bir izoelektrik beyin devlet sonuçlanan fizyolojik ilgili beyin durumlarında ve devam eden elektrik faaliyetlerinin tam kaldırılmasından sonra tek nöronların uzun ömürlü in vivo hücre içi kayıtları gerçekleştirir. hayvanın fizyolojik sabitleri dikkatle yapay komada durumuna geçiş sırasında izlenir.

Bir izoelektrik Beyin Devlet indüksiyon Nöronal Eksitabilite üzerinde Endojen Sinaptik Faaliyet etkisini araştırmak için<em&gt; İn Vivo</em

Nöronal yanıt profillerini incelemek ve stimülasyon parametrelerini optimize etmek için çoklu elektrot dizileri üzerinde primer murin spiral ganglion nöron eksplantlarını kültürlemek için bir protokol sunuyoruz. Bu tür çalışmalar, koklear implantların nöron-elektrot arayüzünü, hastalarda işitmeye ve cihazın enerji tüketimine fayda sağlayacak şekilde iyileştirmeyi amaçlamaktadır.

Çok elektrot dizilerde Spiral Ganglion Nöron Eksplantasyon Kültür ve Elektrofizyoloji

Bu çalışmada, üretan anestezi altında hiperdirect yolaktan çoklu saha in vivo elektrofizyolojik kayıtların nasıl gerçekleştirileceği üzerine metodoloji sunulmuştur.

Akut<emIn vivo</em&gt; Anestezi Uygulanan Sıçanlarda Hiperdirect Pathway&#39;den Lokal Alan Potansiyellerinin Elektrofizyolojik Kayıtları ve Çoklu Ünite Aktivitesi

Amacımız, epimisyal elektromiyografi elektrotlarının üretimi ve test edilmesi hakkında güncellenmiş, takip etmesi kolay bir kılavuz sağlamaktı. Bu amaçla, malzeme tedariki için talimatlar ve üretim ve test sürecinin ayrıntılı bir incelemesini sağlıyoruz.

Düşük Maliyetli Bir Epimisyal Elektromiyografi Elektrodunun Geliştirilmesi: Üretim ve Test için Basitleştirilmiş Bir İş Akışı

Elektrot üretimi için basitleştirilmiş ve uygun maliyetli bir yaklaşım geliştirdik ve serbestçe hareket eden farelerde birden fazla bölgede sinyallerin kayıtlarını gerçekleştirdik. Çok bölgeli elektrofizyoloji ve kalsiyum sinyal kaydının yanı sıra optogenetiğin kullanılması, nöbet tutuşturma modelinde bölgeler arasında nöronal aktivitelerin ortaya çıkarılmasını sağladı.

Çok Bölgeli İn Vivo Kayıt için Esnek ve Kullanışlı Elektrofizyolojik Seçenekler Hazırlamak için Entegre Bir Yöntem

Öğrenin sinir kayıt elektrotlarının sistematik elektrokimyasal ve elektrofizyolojik değerlendirmesi için bir yöntem. Organik iletken polimer kaplamaları kullanarak fare modelinde akut sinir kaydı yapın ve elektrot performansını analiz edin.

Sinir Kayıt Elekrtotların Sistematik Elektrokimyasal ve Elektrofizyolojik Değerlendirme için Bir Yöntem

Daha fazla video keşfet